黃河流域主要梨園土壤養分豐缺狀況①

董彩霞，謝昶琰，李紅旭，王東升，王少敏，徐凌飛，郭黃萍，徐陽春*

黃河流域主要梨園土壤養分豐缺狀況①

董彩霞1，謝昶琰1，李紅旭2，王東升3，王少敏4，徐凌飛5，郭黃萍6，徐陽春1*

(1 南京農業大學江蘇省固體有機廢棄物資源化高技術研究重點實驗室/江蘇省有機固體廢棄物協同創新中心/教育部資源節約型肥料工程技術研究中心，南京 210095； 2 甘肅省農業科學院果樹科學研究所，蘭州 730070；3 河南省農業科學院園藝研究所，鄭州 450002；4 山東省果樹研究所，山東泰安 271000；5 西北農林科技大學園藝學院，陜西楊凌 712100；6 山西省農業科學院果樹研究所，山西太谷 030815)

在國家梨產業技術體系黃河流域5個綜合試驗站224個主產區梨園，采集樹冠滴水線下0 ~ 20 cm 土樣用于土壤理化性狀的分析。結果表明：除泰安試驗站有20.0% 梨園土壤pH處于3.95 ~ 5.34外，其余4個試驗站梨園土壤pH均在6.62 ~ 7.82；90% 以上梨園土壤有機質含量低于20 g/kg，其中24.1% 梨園有機質含量低于10 g/kg。62.1% 梨園土壤堿解氮含量低于60 mg/kg，且絕大多數低于90 mg/kg；約18% 梨園土壤有效磷含量低于15 mg/kg，而43.3% 梨園高于40 mg/kg；17.4% 梨園土壤有效鉀含量低于100 mg/kg，但有41.1% 梨園高于200 mg/kg：梨園土壤有效磷鉀富集現象明顯。梨園土壤交換性鈣、鎂含量均較高，平均值分別達3 073 mg/kg和219.8 mg/kg。土壤微量元素含量表現為：75% 梨園有效鐵含量低于10 mg/kg，27% 左右梨園有效錳含量低于7 mg/kg，29.2% 梨園有效銅含量低于1 mg/kg，30% 左右梨園有效鋅含量低于1 mg/kg；有效硼含量在0.25 ~ 1.0 mg/kg及>1 mg/kg范圍的梨園分別約占57.6% 和27.2%。針對上述梨園土壤養分含量特征，建議黃河流域梨栽培中應加強有機肥或有機物料的投入，提高土壤有機質含量，適量施用磷鉀肥，重視補充微量元素鐵、錳、鋅、硼等。

黃河流域；梨園；土壤；養分豐缺

近年來，我國梨園快速發展。最新統計數據顯示，我國梨栽培面積和產量分別占世界總栽培面積和總產量的69.1% 和68.4%，穩居世界首位[1-2]，主產區主要集中于華北與黃河流域[3]。梨園土壤的養分狀況直接影響梨樹的生長狀況和果實品質，適宜的土壤養分含量對梨樹生長至關重要，是制定梨園土壤養分管理和合理施肥方案的重要依據之一[3]。有研究[4-5]指出，近年來由于不合理施肥帶來了諸多土壤養分問題。河北省果園主要以尿素和復合肥形式投入氮肥，以普鈣、二銨和三元復合肥形式投入磷肥[6]，這些肥料的過量投入不僅造成農民經濟上的損失，而且引起水體富營養化，并在一定程度上降低果實品質[7-9]。鈣是植物需要量較大的元素之一，缺鈣時易出現早衰、果皮枯斑、果心發黃，甚至果肉壞死等現象[10-12]。梨果實缺鈣易出現“雞爪病”[13]，但導致果實缺鈣的因素卻很復雜，多數情況下土壤并不缺乏有效鈣，因此在這種情況下葉面噴施鈣肥效果優于土壤施用。微量元素雖然需求量很少，但其含量的高低嚴重影響作物產量與品質[14]。有研究[15]發現，土壤缺銅抑制茶樹根系生長，缺鋅易導致茶樹葉片脫落，缺鐵會造成茶樹葉片失綠等缺素癥狀。目前，仍有相當多梨產區采用傳統的土肥水管理方式，如大水漫灌和憑經驗施肥，導致梨園病蟲害和果實生理病害愈加嚴重、果實品質下降[2]。本文通過對國家梨產業技術體系黃河流域5個綜合試驗站224個主產區梨園土壤養分含量進行綜合分析，以期為黃河流域梨園合理施肥和養分管理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

國家梨產業技術體系在黃河流域地區有5個綜合試驗站，每個試驗站選擇3 ~ 5個示范縣，共224個梨園進行土樣采集(表1)。2011年10月將梨園按照“S”形布點，在樹冠滴水線下對角采集0 ~ 20 cm 深混合土樣，除去石塊、根系等雜質，5 ~ 10 個采樣點的土壤混合均勻后用4分法留取 1 kg 左右樣品帶回實驗室。土樣經風干、研磨、過20目篩后用于pH及各種有效養分含量分析，以及過100目篩供土壤有機質含量的測定。

表1 黃河流域各試驗站梨園采樣點分布狀況

1.2 測定方法

土壤理化指標測定[16]：pH采用標準型PB-10 pH計測定(水土質量比為2.5∶1)；有機質采用重鉻酸鉀–濃硫酸外加熱法測定；堿解氮采用H3BO3指示劑，1 mol/L NaOH堿解擴散法測定；有效磷采用 0.5 mol/L NaHCO3浸提–鉬銻抗比色法測定；有效鉀和交換性鈣鎂采用1 mol/L醋酸銨浸提法測定，有效態鐵、錳、銅、鋅采用0.005 mol/L DTPA浸提法提取，有效硼采用李坤等[17]的沸水浸提法提取，浸提液中各微量元素均用ICP-OES(電感耦合等離子體發射光譜儀)法測定。

1.3 數據處理

參照全國第二次土壤普查中的分級標準[18]分析土壤堿解氮、有效磷和有效鉀含量，參照李美桂等[19]標準分析微量元素鐵、錳、銅、鋅、硼的適宜值。采用 SPSS 20.0 統計分析軟件對數據進行分析和Pearson相關性分析，Origin 9.1 和Microsoft excel 2007進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 梨園土壤pH

由圖1可知，蘭州、楊凌、太谷、鄭州和泰安5個試驗站梨園土壤pH范圍分別為7.50 ~ 7.82、7.04 ~ 7.62、7.32 ~ 7.76、7.15 ~ 7.41和3.95 ~ 7.48，平均值分別為7.70、7.44、7.60、7.33和6.65。除泰安站有少數梨園土壤pH較低外，其他試驗站主要梨園土壤pH均在6.5以上。各試驗站中，pH在6.5 ~ 7.5的梨園比例為鄭州站(100.0%)>泰安站(80.0%)>楊凌站(51.6%)>太谷站(11.9%)；pH>7.5的梨園比例為蘭州站(100.0%)>太谷站(88.1%)>楊凌站(48.4%)。泰安站有20.0% 的梨園土壤pH為3.95 ~ 5.34。整體上看，黃河流域梨主產區4.5% 的梨園土壤pH<6.5；土壤pH在6.5 ~ 7.5的梨園占43.8%；51.7% 的梨園pH>7.5。

2.2 梨園土壤有機質含量

土壤有機質是土壤肥力的重要指標。黃河流域梨園土壤有機質含量的差異較明顯(圖2)，有機質含量最高的是泰安站，蘭州、楊凌站次之，鄭州站表現最低。各試驗站中，有機質含量低于10 g/kg的梨園比例表現為鄭州站(62.8%)> 太谷站(32.2%)> 泰安站(16.0%)> 蘭州站(8.2%)> 楊凌站(3.2%)；有機質含量在10 ~ 20 g/kg的梨園比例為楊凌站(90.3%)> 蘭州站(75.5%)> 太谷站(67.8%)> 泰安站(64.0%)> 鄭州站(37.2%)，太谷站和鄭州站梨園土壤有機質含量均低于20 g/kg；而有機質含量高于20 g/kg的梨園中以泰安站最多(20.0%)，蘭州站次之(16.3%)。整體來看，黃河流域90% 以上的梨園有機質含量低于20 g/kg，其中24.1% 的梨園有機質含量低于10 g/kg。

2.3 梨園土壤大量元素含量

2.3.1 梨園土壤堿解氮含量 由圖3可知，黃河流域99.6% 的梨園土壤堿解氮含量低于90 mg/kg，其中62.1% 的梨園低于60 mg/kg，29.0% 的梨園處于60 ~ 90 mg/kg。各試驗站中，堿解氮含量在30 ~ 60 mg/kg的梨園比例為蘭州站(71.0%)>太谷站(62.7%)>鄭州站(51.0%)>楊凌站(42.0%)>泰安站(24.0%)；堿解氮含量在60 ~ 90 mg/kg的梨園比例為楊凌站(52.0%)>泰安站(46.0%)>蘭州站(20.0%)>鄭州站(17.0%)>太谷站(16.9%)。

2.3.2 梨園土壤有效磷含量 由圖4可以看出，楊凌站梨園土壤有效磷含量最高(均高于15 mg/kg)，泰安站次之，太谷站最低。太谷、蘭州、鄭州和泰安4站土壤有效磷含量低于15 mg/kg的梨園比例分別為37.3%、22.4%、17.1% 和2.0%，高于40 mg/kg的梨園比例分別為楊凌站(87.1%)>泰安站(78.0%)>蘭州站(32.6%)>鄭州站(20.0%)>太谷站(13.5%)。整體來看，黃河流域有17.9% 的梨園有效磷含量低于15 mg/kg，土壤磷素供應不足，應加大磷肥的投入；而有效磷含量高于40 mg/kg的梨園有43.3%，有效磷富集現象明顯。

2.3.3 梨園土壤有效鉀含量 圖5顯示，楊凌站梨園土壤有效鉀含量最高，蘭州站次之，鄭州站最低。各試驗站中，有效鉀含量低于100 mg/kg的梨園比例為鄭州站(45.7%)>太谷站(22.0%)>泰安站(16.0%)>蘭州站(4.1%)；有效鉀含量在100 ~ 150 mg/kg的梨園比例為泰安站(32.0%)>鄭州站(22.9%)>蘭州站(22.4%)>太谷站(22.0%)；有效鉀含量高于200 mg/kg的梨園比例以楊凌站最多(高達93.5%)，蘭州、太谷和泰安站分別為44.9%、32.3% 和32.0%，鄭州站占比最少(17.1%)。整體來看，黃河流域土壤有效鉀含量低于100 mg/kg的梨園占17.4%，41.1% 的梨園有效鉀存在富集現象(高于200 mg/kg)。

2.4 梨園土壤交換性鈣鎂含量

從泰安站來看，土壤交換性鈣含量低于1 000 mg/kg的梨園占有16%，1 000 ~ 2 000 mg/kg 的梨園占有26%(表2)。其余4站除太谷站有1.7% 的梨園交換性鈣含量處于1 000 ~ 2 000 mg/kg，其他梨園均高于2 000 mg/kg。各試驗站中，土壤交換性鈣含量高于3 000 mg/kg的梨園比列分別為楊凌站(100.0%)>蘭州站(97.9%)>太谷站(96.6%)>鄭州站(45.7%)>泰安站(16.0%)。總體上，研究區約有90% 的梨園土壤交換性鈣含量在2 000 mg/kg以上。

表2 黃河流域梨園土壤交換性鈣含量狀況

由表3可知，研究區有86.6% 梨園土壤交換性鎂含量處于100 mg/kg以上。從各試驗站來看，楊凌站所有梨園交換性鎂含量均高于100 mg/kg；泰安站和鄭州站中交換性鎂含量低于100 mg/kg的梨園占20% ~ 30%。交換性鎂含量在100 ~ 250 mg/kg的梨園比例為鄭州站(60.0%)>太谷站(59.3%)>泰安站(56.0%)>蘭州站(34.7%)>楊凌站(19.3%)，高于250 mg/kg的梨園比例為泰安站(14.0%)<鄭州站(17.1%)<太谷站(30.5%)<蘭州站(63.3%)<楊凌站(80.7%)。

2.5 梨園土壤微量元素含量

2.5.1 梨園土壤有效鐵含量 從各試驗站來看，有效鐵含量低于10 mg/kg的梨園為太谷站(96.6%)>楊凌站(93.5%)>蘭州站(69.4%)>鄭州站(65.7%)>泰安站(50.0%)，其中太谷站和楊凌站幾乎所有梨園有效鐵含量均低于10 mg/kg，泰安、鄭州和蘭州3站有50% ~ 70% 的梨園有效鐵含量低于10 mg/kg；而有效鐵含量低于4.5 mg/kg的梨園中以太谷站最多(高達55.9%)，樹體缺鐵的風險較高；有效鐵含量在10 ~ 30 mg/kg梨園比列為鄭州站(34.3%)>泰安站(34.0%)>蘭州站(30.6%)>楊凌站(6.5%)>太谷站(3.4%) (表4)。

2.5.2 梨園土壤有效錳含量 研究區有27.2% 的梨園土壤有效錳含量低于7 mg/kg，含量偏低(表5)。從各試驗站來看，土壤有效錳含量低于7 mg/kg的梨園比例為泰安站(64.0%)>鄭州站(31.4%)>太谷站(28.8%)>蘭州站(2.0%)，可能會造成樹體錳素缺乏，而楊凌站各梨園土壤有效錳含量均處于7 mg/kg以上。

表3 黃河流域梨園土壤交換性鎂含量狀況

表4 黃河流域梨園土壤有效鐵含量狀況

表5 黃河流域梨園土壤有效錳含量狀況

2.5.3 梨園土壤有效銅含量 研究區梨園土壤有效銅含量平均值處于1 mg/kg以上，有效銅含量低于1 mg/kg的梨園比例為太谷站(71.1%)>鄭州站(23.0%)>泰安站(16.0%)和蘭州站(16.0%)，平均有29.2% 梨園的土壤有效銅含量低于1 mg/kg；有效銅含量在1 ~ 4 mg/kg的梨園比列為楊凌站(94.0%)>蘭州站(84.0%)>鄭州站(37.0%)>泰安站(32.0%)>太谷站(27.0%)；而鄭州站和泰安站中有效銅含量高于10 mg/kg的梨園分別占29.0% 和22.0%，蘭州站和楊凌站均無有效銅含量高于10 mg/kg的梨園(表6)。

表6 黃河流域梨園土壤有效銅含量狀況

2.5.4 梨園土壤有效鋅含量 研究區土壤有效鋅含量低于1 mg/kg的梨園比例為太谷站(55.9%)>蘭州站(46.9%)>鄭州站(17.2%)>泰安站(4.0%)>楊凌站(3.2%)；有效鋅含量在1 ~ 4 mg/kg的梨園比例為楊凌站(90.3%)>泰安站(74.0%)>鄭州站(62.9%)>蘭州站(53.1%)>太谷站(37.3%)；而有效鋅含量高于4 mg/kg的梨園中以泰安站最多(達22.0%)。整體來看，黃河流域30% 左右的梨園土壤有效鋅含量低于1 mg/kg，樹體及果實缺鋅的風險較高；60.3% 梨園有效鋅含量在1 ~ 4 mg/kg(表7)。

2.5.5 梨園土壤有效硼含量 從各試驗站來看，土壤有效硼含量低于0.5 mg/kg的梨園比列為泰安站(72.0%)>鄭州站(68.6%)>太谷站(49.2%)>蘭州站(12.3%)；有效硼含量在0.5 ~ 1.0 mg/kg的梨園比例為蘭州站(36.7%)>楊凌站(32.3%)>太谷站(30.5%)>鄭州站(26.0%)>泰安站(25.7%)；而有效硼含量高于1.0 mg/kg的梨園以楊凌站最多，蘭州站次之。整體來看，黃河流域梨園土壤有效硼含量低于0.25 mg/kg的梨園占15.2%，其中太谷、鄭州和泰安3個試驗站有效硼含量低于0.25 mg/kg的梨園分別占13.6%、28.6%和32.0%；有效硼含量在0.25 ~ 1.0 mg/kg及> 1 mg/kg的梨園分別約占57.6% 和27.2%，其中蘭州站和楊凌站梨園有效硼含量均在0.25 mg/kg以上(表8)。

表7 黃河流域梨園土壤有效鋅含量狀況

表8 黃河流域梨園土壤有效硼含量狀況

2.6 土壤養分間的相關性

對224個梨園土壤各養分指標進行Pearson相關性分析，從圖6中可以看出，除pH、交換性鈣與有效銅的相關性外，其余指標間均呈極顯著正相關，其中，相關性較高的有有效鉀與交換性鎂、有效鉀與有效硼、交換性鎂與有效硼，其相關系數分別為 0.918、0.920和0.952，表明梨園各土壤養分指標之間存在不同程度的相關性。

3 討論

對黃河流域5個試驗站梨主產區224個梨園土壤養分的調查表明，大部分梨園土壤pH在6.6 ~ 7.8，這與該地區屬于石灰性土壤有關。泰安試驗站有20.0% 梨園土壤pH處于3.95 ~ 5.34，有效鈣鎂含量相對較低，有效鐵、錳、銅含量較高，這可能與土壤成土母質有關。土壤pH過高或過低均會加劇元素間的拮抗或促進作用[20]，因此，施肥時注重施入肥料的酸堿性，既可調節土壤pH，又對作物的根系生長和土壤養分吸收起重要作用。土壤有機質含量是土壤肥力的物質基礎，有機質的膠體特性能吸附土壤中陽離子，使其具有保肥力和緩沖性，還可改善土壤的理化性狀[21]。本研究中，土壤有機質與大量元素之間呈極顯著正相關，與張強等[22]研究結果一致，表明土壤有機質與土壤肥力存在密切聯系。謝凱等[3]研究發現土壤有機質、堿解氮、pH是環渤海灣地區梨園土壤養分的主要限制因子。李美陽[23]指出，延邊地區蘋果梨園土壤有機質含量范圍為13.4 ~ 23.2 g/kg，而本研究結果表明，黃河流域90% 以上梨園土壤有機質含量低于20 g/kg，與日本梨園土壤有機質含量大多在30 g/kg以上[24]形成鮮明對比。有機質含量低的原因與有機肥施用不足有直接關系，也與施肥方式不當有關，如生產上常采用撒施的方式覆蓋在行間或樹下，導致肥料分解加速，難以達到增加土壤有機質的目的。生產中采取果園生草、覆草、菌渣覆蓋[25]、施用生物質炭及各種有機肥均能提高果園土壤有機質含量[26]。

黃河流域有62.1% 的梨園土壤堿解氮含量低于60 mg/kg，處于較低水平，這可能與該區土壤多為砂質土壤、易漏水漏肥有關。土壤有機質含量低也是堿解氮含量低的重要原因[27]。該區土壤有效磷和有效鉀含量有相似之處，富集現象明顯，40% 左右的梨園含量偏高。土壤有效鉀含量較高與土壤成土母質有關[27]，而部分土壤有效磷鉀含量過高的現象，可能與生產中習慣使用高磷復合肥如磷酸氫二銨有關。從該區域梨樹葉片養分含量可以看出，但44% 的梨園葉片氮含量超出適宜范圍(未發表資料)，表現出氮過量現象，也從側面說明化學氮磷鉀肥投入高但土壤氮素保持力低、磷鉀富集嚴重，急需合理調整養分投入比例，按實際情況減少化肥施用。“十三五”以來，果園中有機肥或有機資源如修剪枝條還田、生草還田等的大量采用可以有效降低化肥的使用量。如何在梨園中合理利用有機養分資源以達到減量施用化肥、提高土壤有機質，對實現土壤改良和梨樹穩產、提質增效具有重要意義。

雖然本研究中梨園土壤交換性鈣、鎂含量整體較為豐富，但植株生理性缺鈣、缺鎂現象仍然存在(未發表資料)。大多數研究認為果面褐斑病的發生主要與缺鈣有關[28]，因此噴施鈣肥是目前最常采用的補鈣方式。王紅[28]研究表明，生育期內噴施不同鈣肥可有效提高成熟期黃冠梨果實鈣含量，且噴施糖醇鈣對黃冠梨果面褐斑病的防治效果最佳。丁少男等[29]研究表明，施用有機肥可有效改善農田土壤中微量元素的虧缺狀況，且有機肥不論是單施還是配施均有利于土壤銅、錳、鋅、鐵的活化[28]。本研究也發現土壤有機質與微量元素之間呈極顯著正相關，與盧映瓊[30]和常旭虹等[31]研究結果一致，說明提高土壤有機質可明顯改善銅、鐵、鋅等微量元素的有效性。有機質影響土壤微量元素，不僅是因為其從源上直接向土壤中帶入微量元素，而且其也影響著微量元素在土壤中的吸附–解析過程[32]。從本文的微量元素分析結果可以看出，研究區存在較高的缺鐵、錳、銅、鋅或硼的風險，因此，該地區應在重視有機養分投入的基礎上高度重視微量元素的及時、有效補充。

4 結論

黃河流域主要梨園土壤有機質含量普遍偏低，堿解氮含量總體處于較低水平，有效磷鉀富集現象明顯；梨園土壤交換性鈣、鎂含量整體均偏高；微量元素方面存在較高的缺鐵、錳、銅、鋅或硼的風險。實踐栽培中應加強有機肥或有機物料的投入，提高土壤有機質含量，適量施用磷鉀肥，重視補充微量元素鐵、錳、鋅、硼等。

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Soil Nutrient Status in Main Pear Orchards of Yellow River Basin Area

DONG Caixia1, XIE Changyan1, LI Hongxu2, WANG Dongsheng3, WANG Shaomin4, XU Lingfei5, GUO Huangping6, XU Yangchun1*

(1 Jiangsu Provincial Key Lab of Solid Organic Waste Utilization/Jiangsu Collaborative Innovation Center of Solid Organic Wastes/Educational Ministry Engineering Center of Resource-saving Fertilizers, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2 Fruit Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China; 3 Institute of Horticulture, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, China; 4 Shandong Institute of Pomology, Taian, Shandong 271000, China; 5 College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 6 Pomology Institute, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taigu, Shanxi 030815, China)

Five integrated experimental stations in the national pear industry technology system around Yellow River basin were selected, 224 soil samples (0–20 cm) under tree canopy drip lines were collected, and their physiochemical properties were measured. The results showed that the average of soil pH was 6.62–7.82 except some soil samples in Taian Station whose pH was in the range of 3.95 – 5.34. More than 90% of the samples were less than 20 g/kg in organic matter, of which 24.1% less than 10 g/kg. 62.1% of the samples were less than 60 mg/kg in available nitrogen, while vast majority lower than 90 mg/kg. 18% of samples were less than 15 mg/kg in available phosphorus, while 43.3% more than 40 mg/kg. 17.4% of samples were less than 100 mg/kg in available potassium, while 41.1% more than 200 mg/kg, which meant available phosphorus and potassium were abundant. The contents of exchangeable calcium and magnesium were higher, with the average contents of 3 073 mg/kg and 219.8 mg/kg, respectively. 75% of samples were lower than 10 mg/kg in available iron, about 27% of samples lower than 7 mg/kg in available manganese, 29.2% of samples lower than 1 mg/kg in available copper, about 30% of samples lower than 1 mg/kg in available zinc. About 57.6% and 27.2% of samples were within the range of 0.25–1.0 mg/kg and >1 mg/kg in available boron, respectively. In view of the above nutrient content characteristics, it is suggested that pear orchards in the Yellow River Basin should pay more attention to the input of organic fertilizer or organic materials in order to increase soil organic matter content, and appropriately apply phosphorus and potassium fertilizers, meanwhile supply the fertilizers of trace elements such as iron, manganese, zinc, copper and boron.

Yellow river basin area; Pear orchard; Soil; Nutrient abundant and deficiency

S661.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.01.012

董彩霞, 謝昶琰, 李紅旭, 等. 黃河流域主要梨園土壤養分豐缺狀況. 土壤, 2021, 53(1): 88–96.

現代農業產業技術體系建設專項資金項目(CARS-28-10)資助。

(ycxu@njau.edu.cn)

董彩霞(1972—)，女，山東文登人，博士，教授，主要從事植物營養與施肥方面的科研工作。E-mail：cxdong@njau.edu.cn